KR200280444Y1

KR200280444Y1 - 포장용 상자의 자동접이 장치

Info

Publication number: KR200280444Y1
Application number: KR2020020009859U
Authority: KR
Inventors: 권기만
Original assignee: 권기만
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2002-07-04

Abstract

본 고안은 본체판(12), 전면연장판(14), 측면연장판(16), 후면연장판(18)으로 구성되는 상자를 접는 장치에 관련되며, 제1공정수단에서 제4공정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 제1공정수단은 진공펌프(20)의 작동에 의한 진공패드(22)의 흡착력과, 에어실린더(30)의 작동에 의한 플레이트(32)의 가압력으로 본체판(12)을 입체 상태로 전환한다. 제2공정수단은 에어실린더(40)의 작동에 의한 아암(42)의 회동으로 전면연장판(14)을 절곡한다. 제3공정수단은 에어실린더(50)의 작동에 의한 아암(52)의 회동으로 측면연장판(16)을 절곡한다. 제3공정수단은 에어실린더(60)의 작동에 의한 아암(62)의 회동으로 후면연장판(18)을 절곡하여 전면연장판(14)에 결착한다.

따라서, 생산현장에서 골판지 상자 등을 이용하여 완제품을 포장하는데 있어 상자를 원형대로 접는 수작업 공정을 자동화하여 인력난을 해소하고 생산성을 향상하는 효과가 있다.

Description

포장용 상자의 자동접이 장치 {Automatic folding apparatus for packing box}

본 고안은 포장용 상자의 자동접이 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생산현장에서 골판지 상자 등을 이용하여 완제품을 포장하는데 있어 상자를 원형대로 접는 수작업 공정을 자동화하여 인력난을 해소하고 생산성을 향상하는 포장용 상자의 자동접이 기구에 관한 것이다.

통상적인 제조현장에 있어 수치제어(NC) 공작기계, CAD/CAM, 산업용 자동화 로봇, 유공압기기 등을 기본으로 하는 공장자동화가 필수적으로 도입되고 있으며, 자동조립기, FMS(Flexible Manufacturing System;유연 생산 시스템), CIM(Computer Integrated Manufacturing; 컴퓨터 통합생산 시스템) 등을 이용한 무인화가 산업 전반으로 확산되는 추세에 있다.

자동화의 범위도 단위 공정의 부분적인 자동화에서 전공정의 자동화로 이어진다. 그럼에도 포장 상자를 준비하고 완제품을 포장하는 공정은 대부분 수작업에 의존하는 실정이다. 중소형 제품의 포장에 사용되는 골판지 상자는 경량이고 비교적 저렴할 뿐 아니라 내수용, 수출용 등의 용도에 따라 다양한 파열강도를 선정할 수 있어 포장재료로 각광받고 있다.

그러나 이러한 골판지 상자는 평면 상태로 보관되므로 포장시 입체 상태로 전환하는 작업에 많은 공수가 소요되며 3D 업종에 대한 기피현상으로 인력난마저 가중되고 있어 가격경쟁력을 저하시키는 요인이 되기도 한다.

이에 따라 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 생산현장에서 골판지 상자 등을 이용하여 완제품을 포장하는데 있어 상자를 원형대로 접는 수작업 공정을 자동화하여 인력난을 해소하고 생산성을 향상하는 포장용 상자의 자동접이 기구를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 고안에 적용되는 상자를 접는 단계별로 나타내는 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 기구의 요부 구성이 드러난 측면도,

도 3은 본 고안의 제1공정의 진행 상태를 나타내는 정면도,

도 4는 본 고안의 제2공정의 진행 상태를 나타내는 측면도,

도 5는 본 고안의 제3공정의 진행 상태를 나타내는 평면도,

도 6은 본 고안의 제4공정의 진행 상태를 나타내는 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

20: 진공펌프 30, 40, 50, 60: 에어실린더

22: 진공패드 24: 레일

32: 플레이트 34: 조인트

42, 52, 62: 아암 44: 링크

46, 56, 66: 브라켓

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 본체판(12), 전면연장판(14), 측면연장판(16), 후면연장판(18)으로 구성되는 상자를 접는 장치에 있어서: 진공펌프(20)의 작동에 의한 진공패드(22)의 흡착력과, 에어실린더(30)의 작동에 의한 플레이트(32)의 가압력으로 본체판(12)을 입체 상태로 전환하는 제1공정수단; 에어실린더(40)의 작동에 의한 아암(42)의 회동으로 전면연장판(14)을 절곡하는 제2공정수단; 에어실린더(50)의 작동에 의한 아암(52)의 회동으로 측면연장판(16)을 절곡하는 제3공정수단; 및 에어실린더(60)의 작동에 의한 아암(62)의 회동으로 후면연장판(18)을 절곡하여 전면연장판(14)에 결착하는 제4공정수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 다른 특징으로서, 상기 제1공정수단의 진공패드(22)는 흡착지점의 변동이 없도록 레일(24)을 개재하여 전후진 가능하게 장착된다.

본 고안의 또 다른 특징으로서, 상기 제2공정수단은 아암(42)의 행정각도가 가변되도록 에어실린더(40)와 아암(42) 사이에 링크(44)를 더 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 적용되는 상자를 접는 단계별로 나타내는 사시도로서, 본 고안은 본체판(12), 전면연장판(14), 측면연장판(16), 후면연장판(18)으로 구성되는 상자를 접는 장치에 관련된다.

통상 골판지 상자는 전면ㆍ후면ㆍ양측면으로 이루어진 본체판(12)의 상하단으로 전면연장판(14), 측면연장판(16), 후면연장판(18)이 일체로 구성된다. 이와 같은 골판지 상자는 생산현장에서 평면 상태로 보관되고 있다가(도 1a) 포장 공정에 투입될 때 입체 상태의 원형으로 접어야 한다. 우선 본체판(12)을 화살표 방향으로 가압하여 상하의 개구를 지니는 상태로 입체화하고(도 1b), 상기 개구측으로 전면연장판(14)을 밀어 절곡하고(도 1c), 상기 절곡된 전면연장판(14) 측으로 측면연장판(16)을 밀어 절곡하고(도 1d), 마지막으로 상기 절곡된 전면연장판(14)과 측면연장판(16) 측으로 후면연장판(18)을 밀어 절곡한다.(도 1e) 본 고안에서는 이와 같은 동작이 순차적이 진행되는 장치를 구성하는 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 기구의 요부 구성이 드러난 측면도이고, 도 3은 본 고안의 제1공정의 진행 상태를 나타내는 정면도이다.

우선 도 3에서, 본체판(12)을 입체 상태로 전환하는 제1공정수단이 예시된다. 상자는 본체판(12), 전면연장판(14), 측면연장판(16), 후면연장판(18)이 전개된 형태로 절단되어 일측이 접합되고 상기 각 연결부분에서 절곡이 용이하도록 비드(bead)가 형성된 상태로 본 고안의 장치상에 로딩(loading)된다.

이때, 본 고안에 따른 제1공정수단은 진공펌프(20)의 작동에 의한 진공패드(22)의 흡착력과, 에어실린더(30)의 작동에 의한 플레이트(32)의 가압력을 동시에 이용한다. 진공펌프(20)의 용량은 골판지의 절곡에 드는 힘, 표면조도 등을 고려하여 선정한다. 진공패드(22)는 고무나 실리콘 재질을 사용하며 적어도 2개소의 지점에 설치한다. 플레이트(32)는 평면상에 수직으로 세워지는 상태로 조인트(34)를 개재하여 에어실린더(30)에 연결된다. 좌우 한 쌍의 플레이트(32) 중에서 일측의 것은 에어실린더(30)의 작동에 의해 전후진된다. 플레이트(32)의 크기는 상자의 측면과 유사하여야 가압과정에서 상자가 손상되지 않는다.

상기 조인트(34)는 길이를 가변하는 방식으로 구성하여 상자의 크기가 변경되는 경우 플레이트(32)의 행정 위치를 변경하는 것이 좋다.

진공흡착력(vacuum attraction strength)은 진공도(mmHg)와 진공패드(22)의 면적에 비례한다. 정지 상태에서 흡착력을 계산하는 식이 사용되기는 하지만 실제로는 흡착방향, 접촉상태, 이송속도 등의 여러 가지 요인이 작용하므로 실험적인 검증을 거치는 것이 좋다. 본 고안처럼 상자의 상방향에서 본체판(12)의 전면을 흡착하는 것은 측방향에서 측면을 흡착하는 것에 비하여 흡착력이 증가된다.

이때, 제1공정수단의 진공패드(22)는 흡착지점의 변동이 없도록 레일(24)을 개재하여 전후진 가능하게 장착된다.(도 3 참조) 본체판(12)의 전면과 후면이 밀착된 상태에서 입체 상태로 될 때 전면은 수직이 아닌 경사방향으로 상승하므로 진공패드(22)의 위치변경이 불가피하다. 따라서 진공패드(22)는 레일(24) 상에서 슬라이딩되면서 진공펌프(20)를 통한 진공도는 유지되어야 한다. 이를 위해 진공패드(22)는 타이밍 벨트나 래크/피니언 기구 등을 별도의 모터(도시 생략)에 연결하여 구동하고 진공펌프(20)와는 플렉시블관으로 연결하는 구성을 택할 수 있다.

또, 본 고안에 따르면 에어실린더(40)의 작동에 의한 아암(42)의 회동으로 전면연장판(14)을 절곡하는 제2공정수단과, 에어실린더(50)의 작동에 의한아암(52)의 회동으로 측면연장판(16)을 절곡하는 제3공정수단과, 에어실린더(60)의 작동에 의한 아암(62)의 회동으로 후면연장판(18)을 절곡하여 전면연장판(14)에 결착하는 제4공정수단이 설치된다.

제2공정수단은 로딩된 상자의 전면연장판(14)에 대향하는 상방향으로 1개소에 설치되고, 제3공정수단은 로딩된 상자의 측면연장판(16)에 대향하는 측방향으로 2개소에 설치되고, 제4공정수단은 로딩된 상자의 후면연장판(18)에 대향하는 하방향으로 1개소에 설치된다. 특히 제3공정수단은 제1공정수단의 플레이트(32) 상에 장착된 상태로 작동된다. 상기 각 수단의 상세한 구성과 작동은 후술하는 도 4 내지 도 6을 참조한다.

한편, 공압장치를 사용하면 힘의 전달이 간단하고, 힘의 증폭과 속도의 증감이 용이하다. 제어도 간단하며, 인화의 위험이 없고 완충성도 지닌다. 본 고안의 구동원인 에어실린더(30)(40)(50)(60)는 복동식을 사용하나, 스프링에 의한 복귀작동이 있는 단동식을 사용할 수도 있다. 그러나 공정 부하에 따라 부분적으로 전기적 엑췌이터(actuator)로 대체하는 것도 가능하다.

도 4는 본 고안의 제2공정의 진행 상태를 나타내는 측면도이고, 도 5는 본 고안의 제3공정의 진행 상태를 나타내는 평면도이고, 도 6은 본 고안의 제4공정의 진행 상태를 나타내는 측면도이다.

도 4에서 아암(42)은 브라켓(46)에 회동 가능하게 장착하고, 아암(42)의 반대측 단부에 에어실린더(40)의 램을 연결한다. 에어실린더(40)에서 램의 반대측 단부도 힌지로 연결하여 아암(42)과의 관절운동을 가능하게 한다. 아암(42)의 선단에서 하측에 돌출대(42a)를 형성하여 전면연장판(14)과 선접촉하도록 한다. 접촉면적이 넓어지면 마찰저항이 증가되어 결국 동력소모가 커진다.

이때, 아암(42)의 행정각도가 가변되도록 에어실린더(40)와 아암(42) 사이에 링크(44)를 더 구비하는 구성도 가능하다. 링크(44)의 길이가 짧아질수록 아암(42)의 행정각도가 증가하여 전면연장판(14)을 더욱 깊게 절곡하게 된다.

도 5에서, 아암(52)은 브라켓(56)을 개재하여 에어실린더(50)의 램에 회동 가능하게 장착하고, 에어실린더(50)는 램의 반대측은 힌지로 연결하여 관절운동을 가능하게 한다. 아암(52)의 선단은 전술한 아암(42)의 돌출대(42a)와 마찬가지로 돌출되도록 하지만 그 크기는 작아도 무방하다.

도 6에서, 아암(62)은 브라켓(66)을 개재하여 에어실린더(60)의 램에 회동 가능하게 장착되고, 에어실린더(60)는 램의 반대측에서 힌지로 연결하여 관절운동을 가능하게 한다. 아암(62)의 선단에서 돌출대(62a)는 전술한 다른 것에 비하여 크게 형성하는데, 이미 절곡된 전면연장판(14) 및 측면연장판(16)과 함께 후면연장판(18)을 동시에 절곡하기 위함이다.

한편, 도 4의 제2공정수단은 상자의 크기가 달라지는 것을 고려하여 상자로부터 이격된 위치에 설치되지만, 도 5 및 도 6에서는 상자와 밀착된 위치에 근접하여 설치되므로 도 4처럼 링크(44)가 사용되지 않아도 무방하다.

전술한 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 고안에 따른 작동을 설명한다.

우선, 상자는 본 고안의 장치에 자동적으로 로딩되며 이 부분은 도시에서 생략된다. 이어서 진공패드(22)가 상자의 본체의 전면에 접촉되면서 진공펌프(20)가작동하여 흡인하는 동시에 에어실린더(30)의 작동으로 플레이트(32)가 부호 32＇의 위치에서 부호 34＇의 조인트 및 부호 40＇의 에어실린더와 함께 전진하여 상자의 측면을 가압한다.(도 3) 이어서 에어실린더(40)가 작동하여 아암(42)이 하향으로 회동하면서 부호 42＇에 이르면 전면연장판(14)은 부호 14＇의 상태로 절곡된다.(도 4) 이어서 양측의 다음의 에어실린더(50)가 작동하여 아암(52)이 회동하면서 부호 52＇에 이르면 측면연장판(16)은 부호 16＇의 상태로 절곡된다.(도 5) 마지막으로 다음의 에어실린더(60)가 작동하여 아암(62)이 상향으로 회동하면서 부호 62＇에 이르면 후면연장판(18)이 부호 18＇의 상태로 전면연장판(14)을 밀고 들어가 상호 맞물린다.(도 6)

도시에는 생략되나 본 고안의 구동원으로 사용된 진공펌프(20)와 일련의 에어실린더(30)(40)(50)(60)는 솔레노이드 밸브, 타이머, 리미트 스위치, PLC 등을 이용한 시컨스(sequence) 제어가 가능하다.

이와 같은 본 고안의 장치는 자동회된 전(前) 공정과 연계되는 것이 가능하여 완제품의 포장까지 별도의 인력투입 없이 공수를 단축할 수 있다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 고안은 생산현장에서 골판지 상자 등을 이용하여 완제품을 포장하는데 있어 상자를 원형대로 접는 수작업 공정을 자동화하여 인력난을 해소하고 생산성을 향상하는 효과가 있다.

Claims

본체판(12), 전면연장판(14), 측면연장판(16), 후면연장판(18)으로 구성되는 상자를 접는 장치에 있어서:

진공펌프(20)의 작동에 의한 진공패드(22)의 흡착력과, 에어실린더(30)의 작동에 의한 플레이트(32)의 가압력으로 본체판(12)을 입체 상태로 전환하는 제1공정수단;

에어실린더(40)의 작동에 의한 아암(42)의 회동으로 전면연장판(14)을 절곡하는 제2공정수단;

에어실린더(50)의 작동에 의한 아암(52)의 회동으로 측면연장판(16)을 절곡하는 제3공정수단; 및

에어실린더(60)의 작동에 의한 아암(62)의 회동으로 후면연장판(18)을 절곡하여 전면연장판(14)에 결착하는 제4공정수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포장용 상자의 자동접이 기구.
제 1 항에 있어서,

상기 제1공정수단의 진공패드(22)는 흡착지점의 변동이 없도록 레일(24)을 개재하여 전후진 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 포장용 상자의 자동접이 기구.
제 1 항에 있어서,

상기 제2공정수단은 아암(42)의 행정각도가 가변되도록 에어실린더(40)와 아암(42) 사이에 링크(44)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포장용 상자의 자동접이 기구.